Automação de Máquina de Injeção de Plástico

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
CAMPUS ESTADO DE MÉXICO 
AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA 
DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO 
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE 
MAESTRO EN CIENCIAS EN SISTEMAS DE MANUFACTURA 
PRESENTA 
ING. MAURICIO C. ZEMPOALTECA AGUILA 
Asesor: 
Comité de tesis: 
Dr. ALEJANDRO VEGA SALINAS 
Dr. DANTE JORGE DORANTES GONZÁLEZ 
M. en C. IGNACIO ADRIÁN ROMERO 
Jurado: Dr. DANTE JORGE DORANTES GONZÁLEZ Presidente 
M. en C. IGNACIO ADRIÁN ROMERO Secretario 
Dr. ALEJANDRO VEGA SALINAS Vocal 
Atizapán de Zaragoza, Edo. Méx., Marzo de 2000 
ÍNDICE 
Página 
INTRODUCCIÓN 05 
07 Capitulo 1 
1.1 
1.2 
Capitulo 2 
2.1 
2.2 
2.3 
2.4 
2.5 
Capitulo 3 
3.1 
3.1.1 
3.1.2 
3.2 
3.2.1 
3.2.2 
3.2.3 
3.2.4 
3.2.5 
3.3 
3.3.1 
3.3.2 
Capitulo 4 
4.1 
4.1.1 
4.1.2 
4.1.3 
4.2 
4.2.1 
4.2.2 
4.2.3 
4.2.4 
4.2.5 
4.3 
4.3.1 
4.4 
4.4.1 
4.4.2 
4.4.3 
Antecedentes 
Importancia en el mercado ...................... .. ......................... .............. 08 
Datos de la Empresa ... ............ ... ...... .... ... .... ..... ............... .... .. ............ 09 
Planteamiento del Problema. (Justificación) 11 
Panorama Nacional. ......................................................................... 11 
Maquinaria y Equipo ........................................................................ 15 
Comercio Exterior ...... ............. ........................................... .. ............ 16 
Situación de la Empresa .................................... .... .. .. .. .......... ........... 17 
Objetivos ...................... .. .................................................................. 19 
La Industria de los Plásticos (Definiciones básicas ) 20 
Definición de Plásticos .......................... ........................................... 20 
Clasificación .................. ........................ .. ......... ....... ......... ................ 22 
Propiedades ...... ....... .... ............ ......... ....... .. ...... ............. ...... .............. 26 
Procesos de transformación de plásticos ....................... .................. 29 
Tipos de procesos ............ ................................................................. 29 
Extrusión ................................................. .. ......................... .............. 30 
Soplado .. ..... ... ... ..... ... ... .... ... ... ...... ...... .......... ...................... ... .. .......... 31 
Termoformado ............... ............ ............. .............. ............ ......... ...... 32 
Inyección .......... ............. ............ ... ....... ... .. ........ .... .... ........ .. .. ........ .. .. 32 
El proceso de inyección y su maquinaria ............................ .. ........... 35 
Descripción del proceso ...................... .. ........................................... 36 
Descripción del equipo ......................... .......................... ..... ............. 37 
Técnicas de Automatización 51 
Definición ....... .... ....... ...... ... ..... .... ... .... .......... ...... .......... .... ..... ... ..... ... 51 
Sistema de control de lazo abierto ............ ....................................... 52 
Sistema de control de lazo cerrado ................................. .................. 52 
Selección de un sistema de control... ................................... ............ 52 
Medios de control disponibles ................. .............. ........... ............... 53 
Medios mecánicos ...... .. .. ......... ................ .. ........................ ............... 53 
Medios neumáticos ... ..... ......... ......... ... ... .. .. ..... ..... .. .... ... ... ..... ..... ...... 53 
Medios hidráulicos ....... .......... ............ .... ......... ................ .... .. ........... 54 
Medios eléctricos ... ........... .................... ...... ........................ .. ....... .... 54 
Medios electrónicos ........... ...... ............. ....... .................................... 54 
Selección de los medios apropiados de control.. ............................. 57 
Selección del tipo de automatización adecuado ............ .. .. .......... .. ... 58 
Los Controladores Lógicos Programables ............... .. ...... .. ... ........... 59 
Definición ..... ..... ........... ....... ................. .. ..... ......... ........... ..... ....... ..... 59 
Ventajas de los PLC's .... ..... .. .... .... .. .. ........ .. .. ..... ............. .... ..... .. ...... 60 
Desventajas de los PLC' s ...................... ........................ ... ..... .. .. ... ... . 62 
ITESM-CEM MSMA 
Capitulo 5 
5.1 
5.2 
5.3 
5.4 
5.5 
Página 
Trabajo Desarrollado 65 
Estudio de Proceso ............ ....... .... ......................... .............. ............. 65 
Estudio de Campo ................................................................ ............ 67 
Desarrollo del Programa en Lenguaje de Escalera .......................... 67 
Selección del PLC ........ ......................... ........................... ................ 71 
Resultados obtenidos ................................ ........................... ............. 72 
Capitulo 6 Conclusiones 76 
79 Bibliografia 
Anexo A. Diagrama de Escalera en SYSWIN V. 3.2 
Anexo B. Lay-Out del Tablero Eléctrico 
Anexo C. Diagrama eléctrio de la máquina Cincinnatti Milacron 
Anexo D. Lista de materiales utilizados 
2 
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3 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
Figura la. 
Figura 1 
Figura 2 
Figura 3 
Figura 4 
Figura 5 
Figura 6 
Figura 7 
Figura 8 
Figura 9 
Figura 10 
Figura 11 
Figura 12 
Figura 13 
Figura 14 
Figura 15 
Figura 16 
Figura 17 
Figura 18 
Figura 19 
Figura 20 
Figura 21 
Figura 22 
Figura 23 
Figura 24 
Figura 25 
Figura 26 
Figura 27 
Figura 28 
Figura 29 
Página 
Valor de la producción de plásticos en 1998 ..................... .......................... 05 
Tamaño de las empresas dedicadas al plástico .................. .. ........................ 1 O 
Distribución regional de manufacturas plásticas .............. ........................... 11 
Mapa de distribución regional de manufacturas plásticas ............ ............... 11 
Consumo nacional aparente de resinas plásticas por tipo de proceso .......... 12 
Exportaciones de manufacturas plásticas ................................................. .... 14 
Importaciones de manufacturas plásticas ................................................. .... 14 
Saldo Importaciones vs. Exportaciones ............ ................... ........ ............. ... 14 
Clasificación del plástico por su consumo ......................... .......................... 23 
Máquina de inyección de plástico ........ ..... ...................... ..... ..................... .. 33 
Ciclo de moldeo .......... ...................................... ........................................ .. 34 
Unidad de inyección .......... ......... ........ ..... ... ....... ...... .. ... ........ .......... .... ..... .. .. 36 
Punta de husillo ancha .................................................... .... ...................... ... 38 
Punta de husillo anti-retomo .................... .......................... .......................... 38 
Cilindro o cañón .. ............. ..... ... ... .................. ... ....... ....... ... .. ...... .... ... .... ........ 40 
Boquilla de válvula ... .... .................... ..... ... ........ ............. ..... ... .. ............. ... .... 40 
Boquilla de paso libre para inyección de resina acética ... ........................... 41 
Boquilla de paso libre para descompresión de cámara ........ ... ..................... 41 
Boquilla de apertura controlada por ciclo .............. ..... ..... .... ..... ................. . .42 
Montaje de molde .... .... ........................ ... .. ..... ........... ..... .. ... ... .... ... ........... .... 43 
Boquilla de apertura controlada externamente .................. .. ... .....................42 
Piezas obtenidas en moldes de colada fría ............ ....... .. ..... .... ..... ................ 45 
Diagrama esquemático de botadores ............ ......... ....... ... ........ ..... .... .... ..... .. 46 
Sistema de cierre mecánico ............... .. ...... .. .......... ....... .. .... ..... ....... .. ..... ... ... . 47 
Sistema de cierre hidráulico ............. ................... ....... ............. ....... ........ ...... 47 
Sistema de cierre hidromecánico ........................... ..... .......... ............. ..... ..... 48 
Proceso de inyección de plástico de la máquina Cincinnatti Milacron .. ... .. 67 
Estructura del tablero viejo ..... ... ....... .... ..... ... ....... ....... .... .... .. ........... .. ...... ... . 71 
LA Y-OUT del nuevo tablero ... ...... ........... .... .. ..... .............. .... ........ .............. 71 
Máquina Cinccinatti Milacron ... ...... .... .... .. ........ .... ..... .... ......... ..... .... ... ....... . 72 
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4 
ÍNDICE DE TABLAS. 
Tabla 1 
Tabla 2 
Tabla 3 
Tabla 4 
Tabla 5 
Tabla 6 
Tabla 7 
Tabla 8 
Tabla 9 
Tabla 10 
Tabla 11 
Tabla 12 
Página 
Consumo nacional aparente de resinas plásticas por sector de destino ...... 06 
Consumo Percapita de productos de plástico .............................................. 09 
Tamaño de las empresas que se dedican al plástico .................................... 09 
Tipo de productos de plástico ................. ........................... .......................... 1 O 
Consumo nacional aparente de resinas plásticas por tipo de proceso .......... 11 
Porcentaje de participación por tipo de proceso ................. ...................... ... 12 
Importación de maquinaria y equipo ..... ........................... ........................... 13 
Acrónimos de los plásticos más comunes .......................... .......................... 19 
Selección del tipo de boquilla de acuerdo al material utilizado .................. .43 
Diagrama de tiempos de la máquina Cincinnatti Milacron .. ...... ............... .. 66 
Listado de entradas y salidas para el PLC ............ ........... .... ............ ...... ..... . 68 
Criterios de selección del PLC ............. .. ... ........................... ........................ 70 
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5 
INTRODUCCIÓN 
El presente trabajo tiene como finalidad utilizar algunas de las técnicas avanzadas de la 
tecnología y aplicarlas a equipos, que aunque son viejos, mecánicamente tienen un buen 
desempeño. 
Esta idea se desprende del hecho que mucha de la maquinaria que hay en la mayoría de la 
industria es usada, pero que con algunas modificaciones es posible aumentar su eficiencia y 
ahorrar en costos por mantenimiento y operación. 
Esta propuesta de modificación a la maquinaria va dirigida a los dueños y gerentes de la micro y 
pequeña empresa, pues ellos son los más afectados por la ineficacia de los equipos, pues la 
mayoría de sus equipos son usados, la adquisición de maquinaria nueva es casi inaccesible, no así 
el costo de automatizar, porque si bien es alto el precio de hacer una automatización, no se 
compara con una máquina nueva de cualquier tipo. 
La industria del plástico en México es enorme, conformada en su mayoría por pequeñas y micro 
empresas, al interior de estas existe el problema de tiempos muertos por causa de mantenimiento 
u operación, pocos se han puesto a pensar en las perdidas que esto ocasiona, porque de hacerlo, 
asignarían más recursos enfocados a aspectos de administración, mantenimiento y mejora de los 
equipos con que cuentan, haciendo el análisis pertinente del tiempo en que podrían recuperar su 
inversión pues esta se puede dar en el corto y en el mediano plazo, dependiendo de la estrategia 
elegida. 
El proceso de inyección de plástico ha sido y seguirá siendo el mismo, es decir, comienza con un 
calentamiento del material, éste en su estado de plastificación se introduce a presión en un molde 
que tiene cavidades con la forma deseada, pasa un tiempo de enfriamiento y el molde abre y deja 
caer la pieza inyectada. 
En todas las máquinas de inyección el proceso es el mismo, la diferencia radica en las bobinas 
que se accionan en cada momento, sin embargo lo único que se necesita para un rendimiento 
óptimo es llevar un buen control y eliminar tiempos muertos. 
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6 
El proyecto consiste entonces en automatizar una máquina de inyección de plástico eliminando su 
sistema eléctrico, que es por demás inadecuado, cambiando la mayoría de sus componentes 
electromecánicos por dispositivos electrónicos de mayor desempeño y durabilidad, libres de 
mantenimiento y fáciles de operar, más compactos y en el largo plazo, de mayor rentabilidad. 
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7 
CAPÍTULO l. ANTECEDENTES 
La industria del plástico en México tiene una gran interacción con todos los sectores de la 
economía y su cadena productiva es una de las más dinámicas, al proporcionar mayor valor 
agregado al petróleo. La fabricación de manufacturas plásticas en México ofrece grandes 
oportunidades de negocios tanto en el mercado interno como en el externo. 
Ubicación del la industria del Plástico 
en la Manufactura Nacional 
g l Productos Alirreriicios, Bebidas y Taba:o 
• 11 Textiles, Pren:tas de Vestir e lndu;tria del 
Cuero 
a III lndu;triadela Mélieray Productos de Méliera 
11% 
a IV Papel, Produ:tos de Papel, lrrprertas y 
Editoriales 
• V Sustéllcias Quírricas, Derivélios del Petróleo, 
Produ:tos de CaJCho y Aástico 
• VI Productos Minerales ro M étalicos, Excepto 
Derivélios del Petróleo y Ca-bón 
• VII lndu;trias Metálicas Básicas 
DVIII Produ:tos Metálicos, Ma:11..iraria y Eqlipo 
• IX Otras lndu;trias Ménlfa:hseras 
Figura la Valor de la Produccón en 1998. Fuente:INEGI 
Forma parte del sector V, dentro de la rama de manufacturas, conocido como Sustancias 
Químicas, Derivados del petróleo, Productos de Caucho y Plásticos, que en su conjunto tienen el 
11 % del valor de la producción a nivel nacional, el cuál ha conservado durante varios años. CI 4J 
La situación geográfica de México lo ubica dentro de una región con un alto potencial para el 
desarrollo de negocios, al contar con un gran mercado nacional además de estar estratégicamente 
localizado como puente entre Norteamérica y Latinoamérica. Su posición central le permite unir 
a estas dos regiones con los mercados de Asia y Europa. 
Las principales ramas económicas demandantes de manufacturas plásticas en México, son 
además del sector de envase y empaque, el de la construcción y consumo debido a las ventajas 
que ha generado la sustitución de materiales como el cobre, el acero y madera en la fabricación 
de productos que abastecen a estas industrias (Tabla 1). 
lTESM-CEM MSMA 
8 
- - -
Consumo Nacional Aparente por Sector de Destino (1997) 
1 
1 
Sector Miles de Toneladas 
Envase 1,050 
Consumo 465 
Construcción 350 
Muebles 160 
Industrial 125 
Eléctrica - Electrónica 120 
Transporte 80 
Adhesivos 60 
Agrícola 50 
Médico 25 
Tabla l. Fuente: INEGI 
1.1 IMPORTANCIA EN EL MERCADO 
La inyección es uno de los procesos de transformación de plásticos de mayor interés en cuanto a 
la cantidad de artículos producidos y de la resina consumida, superado únicamente por el proceso 
de extrusión con respecto al volumen, pero sí se compara con la maquinaria usada, la inyección 
ocupa el primer lugar en cuanto al número de equipos en funcionamiento. 
Se necesitaría un análisis detallado para ubicar la posición del proceso de inyección en cuanto al 
monto total de ventas obtenido, pues si bien se puede afirmar que la extrusión es el proceso que 
consume el mayor volumen de resina en comparación a cualquier otro método de moldeo, la 
inyección se caracteriza por producir piezas con mayor valor agregado. 
Por otro lado, se ha detectado que mucha de la maquinaria que se encuentra en las micro y 
pequeñsas empresas es usada o muy vieja, y el costo deadquirir tecnología de punta es 
demasiado alto como para que estas industrias lo puedan absorber. 
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9 
1.2 DATOS DE LA EMPRESA 
La empresa en estudio, LASER S.A. de C.V., se dedica a la fabricación de varios tipos de piezas 
plásticas, la mayoría son de inyección, aunque también producen algunos productos de extrusión, 
es ésta empresa se elaboran alrededor de 30 productos diferentes, de los cuales los más 
importantes son: la hebilla tipo SAMSONITE, herrajes para mochila, hebilla de tres pasos, carros 
porta mochilas, etc. 
Esta empresa nació en 1996 como LANIS, en sus inicios sólo se contaba con pocas máquinas y el 
personal de operación era reducido pues era una empresa del tipo familiar, al paso del tiempo y 
gracias a la buena administración, la empresa ha crecido de modo que ahora cuenta con 
aproximadamente 70 personas (personal de operación y personal administrativo), aunque sigue 
teniendo características de empresa familiar, pero además ya tienen dos establecimientos para 
fabricar sus productos con el obvio incremento en el número de máquinas. 
La mayoría de la maquinaria con que cuenta LASER es usada y tiene en promedio una edad de 
15 años, a últimas fechas se adquirieron dos maquinas nuevas, de 40 y 60 toneladas de presión de 
un costo aproximado de $500,000.00 cada una, para poder dar abasto a la demanda que se tiene 
de sus productos, estas fueron importadas de Taiwan y son totalmente automáticas. 
En LASER se labora tres turnos debido a la demanda que se tiene de sus productos, pero también 
porque se tiene el inconveniente de que la maquinaria usada presenta algunos problemas de 
funcionamiento, en su mayoría las fallas que presentan son de tipo eléctrico , pues la mayor parte 
de ellas todavía funcionan con relevadores electromecánicos, contactares, temporizadores 
electromecánicos, etc. 
La materia prima utilizada en LASER es en su mayoría de la denominada "comodities", es decir 
plásticos del tipo Polietileno, Poliestireno, Polipropileno, etc., una de las ventajas es que la 
mayoría de las piezas pueden fabricarse con plásticos reciclados, pues el tipo de producto no 
exige el uso de material virgen, aunque también se fabrican algunos productos con material puro, 
razón por lo cual se tiene un aparente ahorro con respecto al material de fabricación, sin embargo 
no se ha consideraddo costo del reproceso involucrado (moler el material procesado sobrante, 
ITESM-CEM MSMA 
10 
volver a pasarlo a la máquina para que lo caliente y la perdida de propiedades que sufren los 
plásticos con el reproceso que repercute directamente en la calidad del producto terminado). 
Actualmente su mercado es totalmente nacional y en cierta medida regional, pues muchos de sus 
productos son vendidos a empresas locales que lo utilizan como insumos para la fabricación de 
artículos diversos, pero también parte de estos son usados para la elaboración de otras piezas 
propias de LASER, como lo son la fabricación de mochilas escolares, donde usan las partes del 
carro porta mochila y los herrajes para mochila. Gracias a la apertura comercial hay planes de 
expansión y de exportación, para ello necesitan mejorar su sistema productivo y de esta manera 
elevar la calidad de sus productos para poder competir en el extranjero, este crecimiento debe ser 
planeado con objetividad para no sacrificar la productividad en favor de la calidad y que esto 
represente márgenes de ganancia muy pobres. 
Uno de los propósitos de esta tesis es automatizar maquinaria usada, partiendo del hecho de que 
el equipo está en buenas condiciones mecánicas y sólo es necesario hacer las adecuaciones 
pertinentes para mejorar el proceso eliminando tiempos de paro por mantenimientos correctivos 
constantes y aumentar así los tiempos de producción. 
En especial se desea hacer la automatización de una máquina de inyección, marca Cincinnatti 
Milacron, de 125 toneladas modelo 1980, en la cual se pueden producir piezas de hasta 250 
gramos. 
En esta máquina se esta pensando fabricar las piezas del carro porta mochila para aliviar la carga 
que se tiene en otra máquina de menor tonelaje, esto trae ahorros en energía y tiempos de ciclo, 
así mismo se pretende ingresar a un nuevo mercado de maquila, pues se planea fabricar cajas de 
discos compactos y compaginar la producción con las piezas para el carro. 
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¡ 
11 
CAPÍTULO 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. JUSTIFICACIÓN 
A nivel mundial la industria del plástico en México ha observado un importante crecimiento 
(Tabla 2). En los últimos 25 años, la producción mundial de resinas plásticas se ha incrementado 
en promedio 7.5% anual, alcanzando en 1996 un total de 125 millones de toneladas. P5l 
Se estima que para el año 2000 podría alcanzarse 160 millones de toneladas. Del mismo modo, el 
consumo se ha incrementado significativamente en los últimos años. 
...... ..... - - .... .......... .... ------------- ----- . ..... 
Consumo Per Cápita 
(Kg. Por habitante) 
P AISES DESARROLLADOS MEXICO 
1950 0.6 1992 15.0 
1995 100 1996 24.0 
Tabla 2. Fuente: INEGI 
2.1 PANORAMA NACIONAL 
En México, el sector fabricante de manufacturas plásticas está compuesto por aproximadamente 
2,500 empresas (Tabla 3), de las cuales el 60% son micro industrias de menos de 15 empleados, 
el 24% son pequeñas empresas de hasta 100 trabajadores y el 16% restante son empresas 
medianas y grandes (Figura 1), quienes concentran la mayor parte de la exportación de este tipo 
de productos. 
Tamaño de las empresas 
Tipo de empresa No. de empleados No. de empresas 
Microempresa 1-15 1,500 
Pequeñ.a 16-100 600 
Mediana 101 - 250 300 
Grande 251 ó más 100 
Total 2,500 
Tabla 3. Fuente: IMPI 
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12 
Es importante señalar que en México, la mayoría de las empresas productoras utilizan resinas 
comúnmente conocidas como "comodities" (polietileno, PVC, polipropileno, poliestireno, etc. 
por mencionar algunas). 
Tamaño de las Empresas 
Mediana 
12% 
Figura l. 
Gronde 
44' 
/11\ic,o 
60'{, 
Sin embargo también existen empresas que transforman plásticos de ingeniería que usualmente 
satisfacen a mercados más exigentes como el automotriz y el eléctrico - electrónico. 
-· - - . - - - - - -- . 
Tipo de Productos Plásticos Penonal ocupado 
1 
·-
Películas y Bolsas de polietileno 14,200 
Peñdes, tubería y conexiones termoplásticas ·' " 3,370 
Productos divenos de PVC 3,361 
Envases de piezas de plástico soplado 10,518 
, ·, 
l4.rtículos Plásticos para el hogar 8,987 
1 
Piezas industriales moldeadas y empaque de poliestireno 9,546 
' 
:Artículos de plástico reforzado 2,464 
,, 
. 
Laminados decorativos industriales · 2,026 
Calzado plástico 1,676 
l Juguetes de plástico 3,840 ; 
1 
¡ Otros 2,327 
•· 
l 
. . -
TOTAL 61,955 
Tabla 4. Fuente: INEGI 
ITESM-CEM MSMA 
13 
El sector de manufacturas plásticas en México da empleo a casi 62,000 personas, siendo el 
envase y embalaje la rama principal que cuenta con mayor personal ocupado (Tabla 4). 
Los principales centros de producción de manufacturas plásticas se ubican en el Distrito Federal 
y en el Estado de México, los cuales en conjunto concentran el 57% de los establecimientos, 
siguiendo en importancia Jalisco (13%) y Nuevo León (12%) (Figuras 2 y 3). 
Otros importantes centros productores son los estados de Baja California Norte, Chihuahua, 
Tamaulipas y Coahuila los cuales se encuentran muy ligados a la industria maquiladora de 
exportación como proveedores de partes y componentes. 
Distrib11ci6n Regional de Manuf octuras Plásticas Distribución Regional de Manufacturas Plásticas 
Figura 2. 
Jaii,(O 
13% 
()1ro~ 
12% 
17% 
-
h,,,hki 
2% 
12% 
, 
DF 
,i0% 
Figura 3. 
- .. - -
Consumo Nacional Aparente por Tipo de Proceso (1997) 
Miles de Toneladas 
---- ,_ -,, 
Proceso Cantidad 
Extrusión 925 
Inyección 500 
' 
Soplado 430 
Calandreo 70 
Rotomoldeo 30 
1 Otros 530 
1 
,, , __ 
Tabla 5. Fuente: IMPI 
ITESM-CEMMSMA 
14 
De acuerdo al tipo de proceso, la mayoría de las empresas mexicanas concentran su actividad en 
la extrusión, inyección y soplado que en conjunto representan alrededor del 75% del total de las 
resinas transformadas en nuestro país (Tabla 5), mientras que el resto se distribuye en 
rotomoldeo, laminación, calandreo y espumado, entre otros procesos (Figura 4). 
Consumo Nocional Aparente por Tipo 
de Proce~o 1997 
3% 
Soplodo 
17% 
Figura 4. 
Ot,o, R<ito111ol<lL''-' 
31. 1% 
Sin embargo, cabe mencionar que aunque existe un número mayor de empresas dedicadas a la 
inyección de plástico, las empresas dedicadas a la extrusión consumen en su proceso un mayor 
volumen de resinas plásticas (Tabla 6). 
- .-··· - · --. ----- ----- - ' - - - - - -- -- - -.. ........ --- · ··-· ~--- ---- -- -- -- --- - ---- - - -
·L -~-- ~- - Año 1996 " " -- --- -
f Proceso No. de Empresas Part. % No. de Máquinas Part. % ··-· Miles Toneladas Part; % __ .,..~·~ § _ ,, '"· , . -- ,, -, ... 
Inyección 950 38.0 10,000 56.5 410 18.6 .. 
Extrusión 800 32.0 5,000 28.3 855 38.9 
,,, 1 
l Soplado 400 16.0 2,000 11.3 322 , 14.6 
' . -I Espumado 80 3.2 240 1.4 51 2.3 
Laminado 50 2.0 14 0.1 N.D. N.D. 
Roto moldeo 30 1.2 150 · 0.8 16 0 .. 7 
' 
Calandreo 10 · 0.4 20 0.1 68 3.1 
l Otros- 180 7.2 267 1.5 478 21.7 -
TOTAL 2,500 100 17,691 too 2,200 100 ·. 
1, - ~ 
Tabla 6. Fuente: IMPI 
ITESM-CEM MSMA 
15 
2.2 MAQUINARIA Y EQUIPO 
En su gran mayoria, la maquinaria y el equipo utilizado en el proceso de transformación de 
materiales plásticos en producto terminado proviene del exterior. La importación de maquinaria y 
equipo creció a una Tasa Media de Crecimiento Anual (TCMA) de 20.4% entre 1995 y 1997 
(Tabla 7).[1 51 
Los principales eqmpos importados fueron moldes, inyectoras, maqumas para moldear por 
soplado y extrusoras. Las importaciones provienen principalmente de E.U.A., Canadá, Japón, 
Alemania, Italia y Francia. 
No obstante el monto de las importaciones realizadas por la industria transformadora, se ha 
detectado que una parte de la maquinaria adquirida en el extranjero es usada o no es tecnología 
de punta, y se estima que la edad promedio de la maquinaria y equipo utilizados supera los 15 
años. 
Importación de Maquinaria y Equipo (Millones de Dólares) 
Tipo de maquinaria o Equipo 1995 1996 1997 
Moldes 235.9 282.6 353.7 
Inyectoras 168.4 162.1 205.3 
Partes y Componentes 31.3 35.7 64.5 
Sopladoras 55.7 25.1 . 49.0 
Extrusoras 25.8 35.8 36.8 
Equipo Auxiliar 18.0 28.0 57.6 
Molinos, granuladoras, batidoras y trituradoras 12.9 17.1 20.2 
Moldeadoras en vacío y termoformadoras 8.9 13.1 17.4 
Máquinas de operación múltiple 8.2 12.0 15.1 
Maquinas para fabricación de CD - 1.8 1.5 
TOTAL 565.1 613.4 821.1 
Tabla 7. Fuente: Bancomext 
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16 
2.3 COMERCIO EXTERIOR 
Desde hace unos años a la fecha, México ha incrementado el monto de sus exportaciones totales 
pasando de 1,203 millones de dólares en 1994 a 1,909 millones de dólares en 1997, lo que 
representó una TMCA de casi 17% (Figura 5). Por otra parte, las importaciones totales 
aumentaron a una TMCA de más del 15% alcanzando un monto de 5,392 millones de dólares 
(Figura 6). 
2000 
1500 
Exportaciones de Manufacturas Plisticas 
1997 
mills. 
uso 
6000 
5000 
4000 
3000 . " 
2000 
lmportadones de Manufacturas plástlcas 
1997 
mills. 
uso 
Total 
Figura S. Fuente: WORLD TRADE ATLAS Figura 6. Fuente: WORLD TRADE ATLAS 
En los últimos años, el déficit de la balanza comercial se ha incrementado principalmente al 
significativo aumento en las importaciones, sobre todo de la industria maquiladora. En 1997 el 
déficit del sector fue de 3,483 millones de dólares (Figura 7). 
3500 
3000 
2500 , 7 
2000 ,·, , · 
1500 . " 
1000 
1997 
Figura 7. Fuente. WORLD TRADE ATLAS 
ITESM-CEM 
milis. 
USD 
MSMA 
17 
En México se ha incrementado el valor de sus exportaciones no maquiladoras, al pasar de 307 
millones de dólares en 1994 a 664 millones de dólares en 1997, lo cual significo una TMCA de 
28% que contrasta con la TMCA de 12% correspondiente a las exportaciones de la industria 
maquiladora. 1151 
Este incremento refleja el buen desempeño que se alcanzando la industria del plástico a su vez 
que muestra las oportunidades que se están presentando en el extranjero y en el mercado nacional 
para incrementar la producción de piezas no maquiladas. 
Sin embargo para ingresar al mercado extranjero se necesita mejorar la calidad del producto y la 
calidad del proceso, tratando de reducir los costos al mínimo para invertir en mejoras de la 
maquinaria y en sistemas de manufactura mas eficientes. 
Las empresas mexicanas que cuentan con calidad y capacidad de producción adecuadas a las 
exigencias de dichos mercados pueden incursionar o aumentar su presencia en esos países, ya sea 
con producto terminado de consumo final o con bienes intermedios como puede ser el suministro 
de piezas y partes. 
Una de la grandes ventajas de México, es que realiza la mayor parte de su comercio con los 
Estados Unidos que es a su vez el mayor consumidor de plásticos a nivel mundial, siendo sus 
principales competidores en ese mercado los países asiáticos. 
2.4 SITUACIÓN DE LA EMPRESA 
En el caso específico de LASER, se observa que al igual que las pequeñas industrias de este 
sector, cuenta en sus activos con maquinaria que tiene en promedio una edad de 15 años, como es 
obvio, los problemas de mantenimiento se hacen cada vez más frecuentes, algunos de ellos 
consisten en cambiar sellos u O'rings de las válvulas o hacer una sustitución definitiva, cambios 
de reten en los pistones hidráulicos, etc., pero en su mayoría son problemas debido a fallas 
eléctricas. 
ITESM-CEM MSMA 
18 
Problemas como platinos flameados, bobinas quemadas, relevadores que ya no ejecutan su 
función de forma adecuada, etc., son las principales fallas eléctricas que se tienen, esto repercute 
directamente en la producción pues los paros que se estiman por mantenimiento son de 
aproximadamente 70 horas al mes por maquina, sin contar los paros programados, además de que 
en las épocas de gran demanda se trabaja hasta los domingos durante los tres tumos. 
El costo de detener la maquinaria por mantenimiento en una hora, es variable de máquina a 
máquina, así mismo depende del tipo de pieza que se este fabricando, pero el promedio va de 
$176.00 a $600.00/hr., con lo cual, si se hablará de ventas netas, sería una cantidad considerable 
al mes. 
Por otro lado, se tienen problemas de calidad debido a un inadecuado calentamiento del plástico, 
lo que provoca desperdicio de material, restando horas efectivas de trabajo a la maquinaria, 
también hay remanente cuando las válvulas y pistones no operan de forma adecuada, pues 
disminuye la presión de trabajo. 
En cuestión de capacitación, siendo ésta una empresa con rasgos familiares, no se ha dado 
atención para dar cursos de entrenamiento a todo el personal, solo a personas clave en el negocio. 
Normalmente la capacitación proporcionada a operadores de máquinas es realizada por el 
personal que ya tiene más experiencia y únicamente se le enseña lo más esencial, es decir, sólo se 
le capacita para hacer trabajar la máquina, esperar el producto para eliminar los excesos de 
material con alguna navaja y si se llega a atorar la pieza se le indica como detener el equipo y 
como volver a iniciar el ciclo. 
Aspectos relacionados al tiempo extra que se tiene que contratar por causa de mantenimiento, de 
operación, reproceso, etc., son dificiles de determinar, pues s1 bien hay un grupo de 
administración, éste atiende los negocios en forma global, pero no ha entrado a detalle con 
respecto a la planta y su maquinaria, pues los registros que se tienen de producción son escasos y 
la información es muy pobre como para poder tener conclusiones bien fundamentadas acerca de 
cada equipo. 
ITESM-CEM MSMA 
19 
A grandes rasgos, estos son los problemasencontrados en esta empresa, las razones de la 
automatización se hacen evidentes al saber que los tiempos muertos se pueden reducir 
considerablemente. Una vez que se ha analizado el sector de manufacturas plásticas y se conoce 
el motivo por el cual la empresa LASER desea mejorar su proceso productivo, se puede 
comenzar a revisar aspectos relevantes del plástico y del proceso de inyección así como el 
funcionamiento de la maquinaria. 
2.5 OBJETIVOS 
• Automatizar el proceso productivo en una máquina de inyección de plástico marca Cincinnati 
Milacron mediante el uso de dispositivos electrónicos (PLC, Temporizadores, Controles de 
Temperatura, Relevadores, etc.) para disminuir tiempos muertos por causa de mantenimiento 
y operación. 
• Desarrollo del programa de operación en lenguaje de escalera para la automatización de la 
máquina 
ITESM-CEM MSMA 
20 
CAPÍTULO 3. LA INDUSTRIA DE LOS PLÁSTICOS 
Antes de comenzar a hablar sobre los procesos o el proceso que se va a estudiar, es necesario 
establecer una serie de definiciones y terminología referente a los plásticos para tener un 
conocimiento de los conceptos básicos que se manejan en esta industria. 
3.1 DEFINICIÓN DE PLÁSTICO 
Se puede comenzar al definir que el Plástico es un material de origen orgánico, de estructura 
macromolecular y en consecuencia de alto peso molecular, que se origina mediante síntesis o por 
transformación de productos naturales y que bajo ciertas condiciones de calor y presión pueden 
ser moldeados.[1l 
Sin hablar mucho de historia, se puede decir que antes del petróleo, la fuente para la obtención de 
resinas plásticas eran extraídas de ciertos arboles como el betún, la goma laca, el hule o caucho y 
el ámbar, con el petróleo se han descubierto una gran variedad combinaciones para obtener 
cientos de plásticos de diversos tipos, y otros que se han descubierto totalmente sintéticos. 
Uno de los aspectos interesantes de los plásticos, es que es una industria productiva y no 
especulativa, pues a pesar de que son obtenidos principalmente del petróleo, su demanda 
creciente no se ve afectada por guerras, embargos económicos, caída de precios, 
sobreproducción, problemas climatológicos y otros más. 
• Denominación 
La denominación de los plásticos se basa en los monomeros utilizados para su fabricación, En los 
homoplimeros termoplásticos se antepone el prefijo "poli", por ejemplo: 
Monomero inicial 
Nombre del Polímero 
Metil Metacrilato 
Polimetil Metacrilato 
Como se puede observar, los nombres químicos de los polímeros con frecuencia son muy largos 
y difíciles de utilizar, para eliminar este problema se introdujeron "siglas" o acrónimos, para el 
·:··, 
mismo ejemplo citado, su acrónimo es: 
ITESM-CEM MSMA 
Nombre del Polímero: 
Acrónimo: 
Polimetil Metacrilato 
PMMA 
21 
En su mayoría, estos acrónimos han sido normalizados, sin embargo algunos han sido inventados 
por los fabricantes o surgieron de la misma actividad práctica. 
ACRONIMO NOMBRE QUIMICO 
ABS ACRILONITRJLO-BUTADIENO-ESTIRENO 
CA ACETATO DE CELULOSA 
EP EPOXICAS 
EPS POLIESTIRENO EXPANSIBLE 
EVA ETIL VJNIL ACETATO 
HOPE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD 
LDPE POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD 
MF MELAMINA FORMALDEHIDO 
PA POLIAMIDA (NYLON) 
PB POLIBUT ADIENO 
PBT POLIBUTEN TEREFT ALA TO 
PC POLICARBONATO 
PE! POLIESTERAMIDA 
PES POLIESTER SULFONA 
PET POLETI LENTEREFT ALA TO 
PF FENOL - FORMALDEHIDO 
PMMA POLIMETIL METACRILATO (ACRJLICO) 
POM POLIOXIDO DE FENILENO (ACETAL) 
pp POLIPROPILENO 
PPS POLIFENILEN SULFONA 
PS POLI ESTIREN O 
PTFE POLITETRAFLUOROTILENO (TEFLON) 
PUR POLIURETANO 
PVC CLORURO DE POLIVINILO 
SAN ACRJLONITRILO ESTIRENO 
SB ESTIRENO BUTADIENO TERMOPLASTICO 
TPE ELASTOMERO TERMOPLASTICO 
TPU POLIURETANO TERMOPLASTICO 
UHMWPE POLIETILENO DE ULTRA AL TO PESO MOLECULAR 
UF UREA - FORMALDEHIDO 
UP POLIESTER INSATURADO 
Tabla 8. Acrónimos de los plásticos más comunes. 
En la tabla 8 se muestran los nombres y acrónimos de los polímeros más comunes usados en la 
industria. [l 1 
ITESM-CEM MSMA 
22 
• Materia Prima 
Como se menciono con anterioridad, el petróleo es por mucho, la materia prima principal en la 
fabricación de plásticos, ya que de éste se derivan los productos que originan los diferentes tipos 
de plásticos. Cabe remarcar que existen otras materias primas para la fabricación de plásticos de 
origen natural como la celulosa, el carbón y el gas natural. 
Todas esta materias primas tienen en común el hecho de contener Carbono (C), e Hidrogeno (H), 
también pueden estar presentes el Oxigeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S), o el Cloro (C). 
En términos generales se considera al Etileno, Propileno y Butadieno como las materias primas 
básicas para la fabricación de una extensa variedad de monomeros, que son la base de todos los 
plásticos. 
3.1.1 Clasificación 
Debido a la diversificación de los plásticos que existen en la actualidad, es importante conocer la 
clasificación, la cual se basa en su comportamiento a la transformación, sus propiedades o su 
aplicación. 
3.1.1.1 Comportamiento a la Temperatura. 
En base a este criterio se pueden clasificar en Termoplásticos, Termofijos. 
• Termoplásticos 
Se caracterizan por transformarse de sólido a liquido y viceversa por acción del calor y se 
disuelven o por lo menos se hinchan al contacto con solventes. A temperatura ambiente se 
pueden encontrar desde blandos hasta duros y frágiles, pasando por rígidos y tenaces. Su 
comportamiento se deriva de su estructura molecular, pues tienen la forma de cadena abierta o de 
hilos. 
Entre las principales ventajas de los termoplástico para reblandecerse y fundirse se puede 
mencionar que pueden termoformarse o moldearse por calor, es decir, una lamina o un tubo 
pueden pasar a un estado elástico, parecido al de la goma blanda, y adquirir nuevas formas 
ITESM-CEM MSMA 
23 
después de enfriarse en un molde, además los termoplásticos pueden soldarse y sus desechos son 
reciclables. 
Las desventajas consisten en que el reblandecimiento provocado por el calor limita en gran 
medida las temperaturas de uso de los termoplásticos, sobre todo cuando se someten a la acción 
simultanea de fuerzas mecánicas. 
A su vez, los termoplásticos se dividen en amorfos y semicristalinos. 
a) Amorfos 
Los termoplásticos amorfos se caracterizan porque sus moléculas filamentosas están en completo 
desorden, este arreglo permite el paso de la luz, razón por la cual los plásticos amorfos son 
transparentes. 
b) Semicristalinos 
El orden molecular de los plásticos semicristalinos es relativamente bueno, en el se aprecia un 
cierto paralelismo dentro de los filamentos moleculares. El ordenamiento en los tramos de las 
macromoléculas paralelas equivale al ordenamiento de átomos o moléculas paralelas en forma de 
cristales, los cuales se oponen al paso de la luz provocando una apariencia lechosa o translúcida. 
• Termofijos 
Los plásticos que se mantienen rígidos y sólidos a temperaturas elevadas se denominan 
termofijos. Se obtienen por reticulación de productos líquidos de bajo peso molecular, están 
reticulados en todas direcciones y debido a su estructura no son moldeables plásticamente. 
Son infusibles y resisten altas temperaturas, no pueden ser disueltos y raramente se hinchan, a 
temperatura ambiente son duros y frágiles, no son reciclables. 
3.1.1.2 Clasificación por su Polaridad 
Está se debe al desplazamiento de los electrones compartidos entre los átomos de dos distintos 
elementos que constituyen la molécula, debido principalmente a las diferencias de número 
ITESM-CEM MSMA 
24 
atómico. El par de electrones compartido es atraído con mayor fuerza por el átomo que presente 
mayor carga en el núcleo. 
A medida que aumenta la polaridad, aumenta paralelamente algunas propiedades como sus 
resistencia mecánica, dureza, rigidez, resistencia a la deformación por calor, absorción de agua y 
humedad, resistencia a solventes y aceitesminerales, permeabilidad a vapor de agua, adhesividad 
y adherencia sobre piezas metálicas. 
Por el otro lado, cuando la polaridad disminuye, la dilatación térmica se reduce, así mismo el 
poder de aislamiento térmico, la tendencia a acumular cargas electrostáticas, la permeabilidad a 
gases no polares 02, N2, C02. 
Algunos ejemplos de esta clasificación son: 
• Polaridad Alta: Poliamidas, Poliuretanos, Esteres de Celulosa, Polifluoruro de Vinilo, 
plásticos termofijos, etc. 
• Polaridad Media: Estireno-Acrilonitrilo, Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno, Policloruro de 
Vinilo, Termoplásticos tipo Ester, etc. 
• Polaridad Baja: Copolimeros de Etileno, Esteres Insaturados, Etileno-Tetrafluoroetileno, etc. 
• No Polares: Polietileno, Polipropileno, Poliestireno, Politetrafluoroetileno. 
3.1.1.3 Clasificación por su Consumo.[ll 
Finalmente se hace una clasificación por su consumo en México, aunque esta resulta un poco 
más subjetiva, pues agrupa los plásticos de acuerdo a su importancia comercial y sus 
aplicaciones en el mercado. 
El esquema siguiente se muestra una pirámide de acuerdo a la clasificación comercial, en el se 
puede apreciar que conforme los plásticos son de mayor especialidad, generan mayores utilidades 
económicas. 
ITESM-CEM MSMA 
COMIDITIES 
Figura 8. Clasilicación por consumo. 
AUMETAN 
PROPIEDADES 
Y UTILIDADES 
25 
• COMODITIES, se conocen así por ser los más comunes, de precio moderado y que sus 
propiedades no son muy sobresalientes, aquí se incluyen plásticos como el Polietileno, 
Polipropileno, Poliestireno, PVC. 
• VERSA TILES, es un grupo de consumo intermedio y se caracteriza por requerir alta 
creatividad para el diseño de productos, principalmente en aspectos de apariencia, color y 
forma, como por ejemplo el Acrilico (PMMA). 
• TÉCNICOS O DE INGENIERÍA, este termino es usado en aquellos plásticos que presentan 
un alto desempeño y funcionalidad con un excelente conjunto de propiedades dentro de las 
que destacan su resistencia mecánica, limites de temperatura elevado, etc. Esto son más caros 
que los anteriores, dentro de los tipos más comunes están el Policarbonato, Poliamidas, 
Poliacetales, etc. 
• ESPECIALES, estos son asociados normalmente con una o más propiedades sobresalientes, 
por ejemplo bajo índice de fricción, elevada resistencia eléctrica, etc. pero sobre todo mayor 
prec10. 
ITESM-CEM MSMA 
26 
3.1.2 Propiedades 
La estructura interna de los plásticos determina sus propiedades fundamentales, por ejemplo, son 
malos conductores de electricidad y de calor, esto se debe a que sus enlaces son por pares de 
electrones ya que no disponen de ningún electrón libre. Tienen densidad más baja debido a que su 
estructura tiene uniones más débiles y no hay compacidad entre las moléculas. 
3.1.2.1 Mecánicas 
Cuando se hace una comparación de la estructura entre un metal y un plástico, se puede observar 
que el metal presenta una estructura más compacta que la del plástico, esto es a consecuencia de 
que los metales tienen una estructura atómica y los plásticos tienen una estructura molecular. 
Por esta razón, los plásticos presentan una resistencia mecánica relativamente menor, un modulo 
de elasticidad menor, dependencia de las propiedades con respecto al tiempo, dependencia de la 
temperatura (principalmente en los termoplásticos), gran sensibilidad al impacto (en este punto 
existen grandes diferencias desde los quebradizos como un Poliestireno hasta un resistente 
Policarbonato ). 
En el caso de los termofijos se observa que carecen de deslizamiento interior debido a sus 
reticulaciones, razón por la cual son más quebradizos que los termoplásticos, algunos de estos 
últimos como el Polipropileno, el Nylon, el Polietileno y los Poliesteres lineales pueden 
someterse a estirado, con lo cual las moléculas se orientan en la dirección del estirado. La fuerza 
del enlace de las valencias se deja notar en este fenómeno, lo cual se manifiesta en una 
extraordinaria resistencia. [I J 
El comportamiento de deformación y recuperación interna de los plásticos le confiere una gran 
propiedad llamada memoria, por otro lado, el comportamiento de los plásticos reforzados varía en 
función de la cantidad y tipo de cargas y materiales que contienen. 
ITESM-CEM MSMA 
27 
3.1.2.2 Térmicas 
El comportamiento térmico de los plásticos es función de su estructura, por ejemplo, los 
termoplásticos se vuelven quebradizos a bajas temperaturas especificas a cada uno de ellos, si las 
temperaturas aumentan , se produce un descenso constante del modulo de elasticidad o rigidez. 
Cuando se aplica calor continuo a los termoplásticos amorfos, sufren reblandecimiento, es decir, 
una transición a un estado termoelástico . En esta etapa, solo se necesitan pequeños esfuerzos 
para provocar grandes deformaciones, al continuar calentando se incrementa la movilidad térmica 
de las moléculas provocando que las cadenas puedan deslizarse unas frente a otras. 
Los termoplásticos semicristalinos poseen en el intervalo de temperaturas de uso, fragmentos 
amorfos (flexible) y cristalinos (rígidos). Cuando se incrementa la temperatura es posible 
moldearlos cuando los fragmentos cristalinos alcanzan el intervalo de temperaturas de fusión, 
inmediatamente sigue el estado termoplástico al seguir aumentando la temperatura, este estado se 
caracteriza por la transparencia que adopta el plástico antes opaco. 
En el caso de los termofijos, durante todo su intervalo de temperaturas se manifiestan 
quebradizos, no se reblandecen y tampoco se funden, debajo de su temperatura de 
descomposición se observa una perdida de rigidez. 
3.1.2.3 Eléctricas 
La gran mayoría de los plásticos presentan un excelente comportamiento como aislantes, esto se 
debe a que no disponen de electrones libres, por esta razón se utilizan frecuentemente en la 
industria eléctrica y electrónica como aislantes, recubrimiento de cables y alambre, las 
propiedades eléctricas mas importantes son: 
Resistencia Superficial 
Resistencia Transversal 
Propiedades Dieléctricas 
Resistencia Volumétrica 
Resistencia al Arco. 
ITESM-CEM MSMA 
28 
3.1.2.4 Químicas 
Normalmente los plásticos por ser materiales inertes (no reactivos), son más resistentes a la 
mayoría de sustancias liquidas, sólidas y gaseosas comunes, muestran mejores propiedades 
químicas que los materiales tradicionales como la madera, el papel, cartón y metales, superados 
únicamente por el vidrio en lo referente a sustancias químicas. 
3.1.2.5 Absorción de Humedad 
Esta propiedad es distinta para los diferentes tipos de plásticos y consiste en la absorción de 
humedad presente en el aire o por inmersión en agua, dependiendo el grado de absorción con la 
polaridad de cada plástico. 
Por ejemplo, los plásticos no polares como el PE, PP, PS, PTFE, absorben muy poco agua, en 
cambio los plásticos polares como las poliamidas o los poliésteres termoplásticos absorben gran 
cantidad, en el caso de estos dos últimos se requiere de secado antes de procesarlos y de un 
"acondicionamiento" a las piezas recién inyectadas para que alcancen un grado de humedad 
determinado. En estos materiales el porcentaje de humedad afecta las propiedades finales de las 
piezas fabricadas. 
3.1.2.6 Permeabilidad 
Esta es una propiedad de gran importancia para su utilización en el sector del envase, por 
ejemplo, en laminas, películas y botellas la permeabilidad frente a gases y vapor de agua es un 
criterio básico. Además del tipo de plástico, la permeabilidad también depende del grosor y de la 
temperatura. 
3.1.2. 7 Fricción y Desgaste 
El comportamiento de los plásticos frente al desgaste es muy complejo, es caracterizado por la 
interacción del par de materiales involucrados en el fenómeno, la estructura superficial, el 
lubricante, la carga especifica y la velocidad de desplazamiento. Una aplicación típica son los 
ITESM-CEM MSMA 
29 
rodamientos, siendo los mas importantes los formados porel par plástico - acero. Un fenómeno a 
considerar en este caso es el desprendimiento de calor a través del elemento metálico, razón por 
la cual solo tienen sentido los datos de coeficientes de fricción referidos a pares de materiales 
específicos. 
3.2 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICOS 
Esta industria se mueve a una velocidad impresionante, cada día se descubren nuevas técnicas de 
obtención de este material, pero al mismo tiempo, en universidades, institutos de investigación y 
en la industria se desarrollan nuevos tipos de procesos para el mejor aprovechamiento de estos. 
Algunos procesos son específicos para ciertas aplicaciones no muy comunes ni comerciales, sino 
de interés particular de quien lo desarrolla, por ejemplo la milicia, la medicina, etc., sin embargo, 
en las aplicaciones comerciales se trabaja muy fuerte para mejorar las técnicas buscando abatir 
costos y obtener los mayores beneficios. 
3.2.1 Tipos de procesos 
Existen diferentes procesos de transformación de los plásticos, a continuación se mencionan su 
clasificación por tipo de plástico: 
a) Procesos para termoplásticos 
• Extrusión 
• Inyección 
• Soplado 
• Termo formado 
• Calandreo 
• Sinterizado 
• Recubrimiento de cuchillas 
• Inmersión 
b) Procesos para termofijos 
• Laminado 
ITESM-CEM MSMA 
30 
• Transferencia 
• Embobinado o filamento continuo 
• Pultrusión 
e) Procesos para termoplásticos y termofijos 
• Vaciado 
• Rotomoldeo 
• Compresión 
• Espreado 
• RIM 
Aparte de estos procesos, existen muchos otros, pero estos son los mas comunes que se pueden 
encontrar en la industria. A continuación se explica de forma breve en que consiste algunos de 
ellos, pero se hace más énfasis en el de inyección por ser el de estudio. 
3.2.2 Extrusión 
Es un proceso continuo en el cual una resina fundida por acción de temperatura y fricción es 
forzada a pasar por un dado que le proporciona la forma definida y enfriada al final para evitar 
deformaciones permanentes posteriores, bajo este procesos se fabrican tubos, perfiles, películas, 
manguera, lamina, filamentos, pellets, etc. 
Este proceso presenta una alta productividad, lo que lo convierte en la forma más importante de 
obtención de formas plásticas, además en este proceso, la operación de la maquinaria es de las 
más sencillas, pues una vez que se han establecido las condiciones de operación, la producción 
es ininterrumpida hasta terminar con la materia prima o cambiar de forma.También cabe 
mencionar que el costo de la maquinaria, comparado con otros procesos como el soplado, 
calandreo o inyección es significativamente menor. 
La principal restricción o desventaja es que los productos obtenidos por extrusión siempre 
conservan la misma sección transversal en cualquier punto de su longitud, quedando excluidos de 
este proceso todos los productos de formas irregulares o no uniformes. Además se hace notar que 
ITESM-CEM MSMA 
31 
la mayor parte de estos productos reqmeren de otros procesos para entregar un producto 
terminado, como por ejemplo la película tubular necesita de un proceso de sellado para formar 
bolsas. 
3.2.3 Soplado 
Es un proceso discontinuo de producción de recipientes y artículos huecos en el cual una resina 
termoplástica es fundida y moldeada a una preforma hueca y llevada a un molde final, en donde 
por la introducción de aire a presión en su interior se expande hasta tomar la forma del molde, 
para ser enfriada y expulsada como producto terminado. 
Cabe mencionar que para la producción de la preforma, que se puede considerar como la mitad 
del proceso como conjunto, pueden ser elaboradas por inyección o extrusión, lo cual hace que el 
proceso de soplado se divida en dos grupos distintos. Mediante este proceso se fabrican envases 
para medicamentos, alimentos, recipientes pequeños para alimentos, botellas para bebidas, 
alimentos, cosméticos, garrafones, recipientes para limpieza, etc. 
Una de las ventajas de este proceso, es que únicamente en esté se pueden producir recipientes de 
boca angosta, solo compartiendo mercado con el rotomoldeo para recipientes de gran capacidad. 
También se pueden obtener piezas de paredes delgadas pero de gran resistencia mecánica, todo 
esto gracias al desarrollo de nuevas tecnologias. Finalmente se puede mencionar que 
operativamente tiene la ventaja de permitir cambios en la producción con relativa sencillez, 
tomando en cuenta que los moldes no son voluminosos ni pesados. 
Como principal restricción del proceso esta que solo se pueden producir artículos huecos, los 
cuales requieren de grandes espacios de almacenaje y hacen muy dificil la comercialización de 
productos a regiones que no están próximas a la planta de producción. Por otra parte, en el 
proceso extrusión soplo se tiene una porción de material residual por ciclo, el cual tiene que 
molerse y mezclarse con material virgen, con lo cual este costo se tiene que agregar al precio 
final del producto. 
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32 
3.2.4 Termoformado 
Es un proceso de transformación secundaria, mediante el cual, una lamina de material 
termoplástico se moldea por acción de temperatura y presión. La temperatura ayuda a reblandecer 
la lamina y mediante moldes e intervención de vacío o presión se adquiere la forma final. 
La alta productividad es una de las principales ventajas debido a que como es un proceso 
secundario, no se necesita llevar al plástico al estado de fusión, sino que solo es necesario 
reblandecerlo. Además, los moldes requeridos son mas sencillos y de menor costo, comparado 
con los moldes de inyección o soplado, también los materiales de construcción de tales moldes 
pueden ser mas ligeros debido a que no se trabaja a temperaturas de fusión. 
Dentro de las principales restricciones se puede mencionar que para este proceso se debe partir 
desde un producto (lamina de plástico) para obtener la pieza deseada, además el espesor de la 
lamina tiene ciertos limites, pues si son muy gruesas no habrá un calentamiento uniforme y la 
pieza presentara algunas deficiencias. También se observa que en este proceso no se puede 
utilizar el pedazo de lamina al 100%, por lo que se obtiene una cantidad considerable de material 
para reciclar, lo que eleva el costo por pieza. 
3.2.5 Inyección 
Este es un proceso intermitente para producir piezas de plástico, consistiendo básicamente de un 
sistema de fusión y mezclado de la resina, diseñado para expulsarlo a alta presión una vez que se 
encuentra en estado liquido, el plástico es introducido en un molde metálico de dos o más piezas 
cuya cavidad tiene la forma exterior de la pieza deseada y de un sistema de cierre de molde de 
alta presión evitando que este se abra al recibir la presión interna del plástico fundido. También 
cabe mencionar que existe un elemento periférico para agilizar el ciclo productivo de la máquina, 
este el sistema de enfriamiento del molde. 
3.2.5.1 Ventajas y Restricciones. 
El proceso de Inyección tiene la ventaja de producir piezas con las siguientes características: 
ITESM-CEM MSMA 
33 
• Superficies lisas 
• Propiedades de resistencia excelentes a pesar de espesores de pared delgadas 
• Posibilidad de formar orificios, refuerzos, inserciones de partes metálicas 
• Elevada productividad dependiendo del tamaño de la pieza 
• Obtención de piezas listas para ensamble o uso final 
• Piezas de gran exactitud en forma y dimensiones. 
Tenemos como principales restricciones los siguientes aspectos que se deben considerar al 
diseñar un molde: 
• Piezas de diferentes formas deben producirse en moldes distintos a pesar de que sean 
para el mismo ensamble y del mismo material 
• Se debe considerar la forma de la pieza para no tener problemas al tiempo de 
desmoldar la pieza o recurrir a moldes complicados y caros 
• Por tratarse de un proceso cíclico, la menor interrupción en una de las etapas del ciclo 
puede alterar gravemente la productividad del proceso 
• La construcciónde un molde tiene un costo muy elevado, por lo que es necesario tener 
asegurada una producción elevada, de lo contrario el costo final del producto se 
elevará 
• Existe un limite para el espesor de las paredes que se pueden consegmr en este 
proceso (300-500 milésimas aproximadamente para la pared más delgada) 
3.2.5.2 Aplicaciones. 
En este proceso de producción, aunque no se alcanzan los volúmenes de producción de otros 
procesos como la extrusión, su importancia radica en la gran variedad de artículos que se logran 
obtener y, por consiguiente, la diversidad de mercados que se puede abarcar. Por medio de este 
proceso se logran desde piezas sencillas como una cuchara desechable hasta engranes de 
ingeniería, o por otra parte, moldear un objeto del tamaño de un botón hasta una tarima para 
embalaje de uso industrial 
a) Artículos Domésticos 
• Artículos de aseo (charolas, cubetas) 
ITESM-CEM MSMA 
34 
• Artículos de cocina (vasos, jarras, platos, etc.) 
• Artículos decorativos (marcos de cuadros, flores artificiales, etc.) 
• Partes de aparatos ( cubiertas, perillas, piezas internas de aparatos eléctricos y 
electrónicos, etc.) 
• Artículos de jardín (sillas, boquillas para mangueras, etc.) 
• Artículos de uso personal (peines, cepillos, rasuradores, etc.) 
b) Artículos de Oficina 
• Plumas, portaclips, engrapadoras, lapiceros, etc. 
• Partes de equipo electrónico ( carcasas y partes internas para copiadoras, 
computadoras, fax, sumadoras, etc.) 
• Partes de mobiliario (perillas de cajones, ruedas para sillas, etc.) 
c) Artículos de Consumo 
• Desechables (cucharas, tenedores, platos, etc.) 
• Envase y embalaje (frascos, tapas a presión y roscadas, estuches para cosméticos, etc.) 
• Artículos deportivos (broches para mochilas, suelas de tenis, etc.) 
d) Juguetería 
• Modelos a escala, muñecos, juguetes montables, estuches de juegos de azar, etc. 
e) Industrial 
• Artículos de seguridad (protectores respiratorios, protectores auditivos, lentes de 
seguridad, cascos, etc.) 
• Recipientes y contenedores para líquidos y sólidos, tapas de estos recipientes, etc. 
• Tarimas de uso industrial 
ITESM-CEM MSMA 
35 
3.3 EL PROCESO DE INYECCIÓN Y SU MAQUINARIA. 
Dentro de los diferentes procesos comerciales que existen para transformar los plásticos, la 
inyección es uno de los más importantes, tanto por la gran variedad de formas que se pueden 
obtener como por la utilidad que se genera en cada producto. Es por ello que las industrias 
dedicadas a la fabricación de maquinaria de inyección has tratado de eficientar al máximo todos 
sus funciones para generar mayores utilidades, aunque el proceso sigue siendo en mismo, la 
disposición de los mecanismos así como de su sistema de control ha tenido cambios muy 
significativos que no se aprecian en la distancia, pero si se refleja en la productividad. En esta 
sección se tratará sobre el tema del proceso de inyección así como de los componentes de la 
maqumana. 
1 
i 
L--.-----=------------------'i 
ITESM-CEM MSMA 
36 
3.3.1 Descripción del proceso 
El funcionamiento de un máquina de inyección (figura 9), esta basado en un ciclo donde cada 
periodo consume un número determinado de segundos, durante este ciclo entran alternativamente 
las distintas partes de la máquina de forma discontinua. 
El proceso comienza cuando el material plástico es alimentado a una tolva en forma de pellets, 
pasa al cilindro o cañón de inyección, donde por la acción de una serie de resistencias se le 
adiciona un calor controlado dependiendo del tipo de material, además con el giro del husillo se 
le aplican esfuerzos de fricción que generan mas calor y el polímero se funde, se homogeneiza y 
se transporta hasta la punta de la unidad de inyección (figura 10)Y1 
MOLO H-U[CT 10111 
OPE. .. AT011'5 
C'-"uP CLOSCD 
l"IJl C Tl(I,_. 
C~IU1TOll'S SCACW 
Figura 10. Ciclo de Moldeo 
INJ(C"IION 
CVLINDCII 
INICCTIO"' 
H l CTl'tlC .,.OTOft 
H'l'O .. AUL.IC 
MOfOII 
El transporte constante del material crea una presión en la parte frontal, que es compensada con el 
retroceso del husillo, que va tomando la posición previa a la inyección. Una vez que se ha 
acumulado la cantidad necesaria para llenar las cavidades del molde, la unidad de inyección 
ITESM-CEM MSMA 
37 
avanza hasta entrar en contacto con el orificio que le permitirá el avance del material fundido 
hacia el interior del molde, llamado bebedero. 
El molde que ya se encuentra perfectamente cerrado y bajo la presión de la unidad de cierre, 
recibe el material inyectado a presión por el movimiento repentino del husillo que, funcionando 
como un embolo, empuja el fluido por la boquilla hacia el bebedero y de ahí a todo el interior del 
molde. Una vez lleno, el husillo mantiene una presión constante para evitar que el material que 
fue forzado a entrar regrese y se formen encogimientos en la pieza al termino del enfriamiento. 
El sistema de enfriamiento del molde debe trabajar efectivamente durante el tiempo que se aloja 
la resina fundida en el molde, con la finalidad de solidificar la pieza lo antes posible y poder 
iniciar el ciclo siguiente cuanto antes, en beneficio de la productividad del proceso. ¡iJ 
3.3.2 Descripción del equipo 
Se puede decir de forma general que todas las maquinas de inyección poseen las mismas partes, 
los arreglos en que están dispuestos es lo que las hace diferenciarse, encontrando cuatro tipos 
principales de sistemas de inyección:Pl 
a) Inyección Horizontal: este es el arreglo más difundido, la unidad de inyección está en 
posición horizontal y perpendicular al plano que divide a las dos partes del molde. La 
construcción de este tipo es más sencilla, solo que ocupa mayor espacio. 
b) Inyección Vertical: este es solo una modificación del pnmero, donde la unidad de 
inyección es vertical mientras la disposición del molde y de la unidad de cierre permanece 
igual. 
c) Inyección Vertical: este tipo de máquina se ocupa cuando la pieza inyectada lleva insertos 
metálicos como tomillos, tuercas, bujes, pernos, etc. 
d) Inyección Vertical: este ultimo tipo es diferente a todos los anteriores pues la inyección se 
realiza en el mismo plano que divide las cavidades del molde. 
ITESM-CEM MSMA 
38 
3.3.2.1 Unidad de Inyección 
La unidad de inyección reúne todas las partes involucradas en la plastificación, mezclado y 
exposición a presión de este material para realizar la alimentación de las cavidades de los moldes. 
Existen básicamente cuatro tipos de unidades inyectoras, dependiendo del método de 
plastificación e inyección usado para su funcionamiento : 
• Émbolo 
• Émbolo de 2 etapas 
• Husillo plastificante y émbolo 
• Husillo de inyección o reciprocante 
Ya que estos tipos de unidades tienen sustanciales diferencias a pesar de lograr el mismo fin a 
partir de materia prima similar, y a que la inyección con husillo reciprocante ha tenido una amplia 
aceptación desde que fue introducido hace unos 30 años, únicamente se describirá con detalle 
está ultima ya que es el tipo de husillo que utiliza la maquina de inyección en estudio. 121 
Fig. J- 1 Rcr1proca1in1 o;crew inj,c,.-tion unil. Councsy or HPM Corpo1111ion. 
Figura 11. Unidad de Inyección 
ITESM-CEM MSMA 
39 
La Unidad de Inyección de Husillo Reciprocante (figura 11) se compone de las siguientes partes: 
• Tolva 
• Husillo y punta de husillo 
• Barril 
• Cabezal de cilindro 
• Boquilla 
• Elementos de calefacción (resistencias) 
• Tolva de Alimentación. 
La tolva de alimentación, al igual que en el proceso de extrusión, acumula una cantidad 
determinada de materia prima a procesar , la cual mantiene lista para dosificar en la etapa que la 
máquina lo requiera. Esta alimentación es intermitente, pero en general alimenta material de la 
misma forma que se hace en la extrusión. 
Es conveniente señalar que el tipo de tolva más encontrado es el más sencillo, debido a que los 
materiales que se transforman en mayor volumenno requieren de tratamientos especiales, por lo 
cual únicamente se puede llegar a requerir un sistema par la automatización de carga de materia 
pnma. 
• Husillo 
El husillo que se utiliza para inyección difiere con respecto al usado en extrusión, principalmente 
porque las resinas procesadas difieren en propiedades de fluidez entre un método y otro. 
Generalmente las resinas usadas en extrusión presentan una mayor viscosidad y por lo tanto u 
índice de fluidez menor, mientras que en el proceso de inyección requiere de plásticos que fluyan 
rápidamente, llenando las cavidades de los moldes. Sin embargo, el proceso de plastificación en 
el método de inyección es el mismo utilizado en la extrusión. 
Otra diferencia que se puede apreciar plenamente en un husillo de inyección es la disposición de 
la zonas de alimentación, compresión y dosificación. 
ITESM-CEM MSMA 
ZONA 
Alimentación 
Compresión 
Dosificación 
INYECCION 
60% 
20% 
20% 
EXTRUSION 
20% 
40% 
40% 
Así mismo, las puntas utilizadas en los husillos muestran una marcada diferencia. P l 
• Punta de Husillo 
40 
Durante la etapa de alimentación, el husillo gira y retrocede, plastificando y acumulando material 
en la parte frontal del cañón, al momento de la inyección el husillo avanza comprimiendo el 
plástico y lo forza a pasar hacia el molde, con lo cual se establece una gran presión que hace que 
el material tienda a fluir entre los álabes para regresar a zonas intermedias de la unidad de 
inyección, esto no es conveniente, por lo que es disminuido o eliminado con el uso de diseños de 
punta de husillo que impidan este contraflujo. 
• Puntas de paso libre 
Los diseños mencionados anteriormente deben ser elegidos dependiendo del tipo de material 
procesado, para materiales no estables a la temperatura se utilizan puntas de husillo que no 
impidan o modifiquen mucho el flujo del polímero hacia la parte frontal del barril. Esto se logra 
usando una punta ancha que deje una pequeña abertura entre ésta y el cuerpo del barril, con lo 
cual, al avanzar el husillo durante la inyección y al mantener una presión del plástico en el molde 
se reduce el retomo de material hacia partes anteriores del husillo, aunque no se evita 
completamente. (figura 12)131 
• Puntas Anti retorno 
Otros diseños de puntas de husillos usados para plásticos de mejor estabilidad térmica son del 
tipo denominado válvulas de no retomo. Hay una gran variedad de diseños de este tipo, aunque la 
finalidad es la misma y el principio de funcionamiento es similar para todos, consistiendo en una 
punta con un elemento móvil. (figura 13)131 
ITESM-CEM MSMA 
1 
Figura 12. Punta de husillo ancha 
Riny m for~ard 
posI1,on dur1n9 _,..,,.. 
screw rotat1on 
R1ng 1n bac~ porn,on 
dur,ng m1ect1on 
t1l Slidinn ring nQri return valvc. 
Figura 13. Punta de husillo antiretorno 
41 
Durante la alimentación del material la posición de este elemento móvil es tal que deja un canal 
libre por donde el plástico fundido fluye para almacenarse en la zona frontal del cañón. Al 
momento de la inyección en que avanza el husillo para bombear el material, el elemento móvil se 
retrae, cerrando los canales de flujo y evitando casi por completo el retroceso de material, 
haciendo más efectivo el funcionamiento del husillo al trabajar como pistón. 
• Cañón o Barril 
El barril es el elemento que trabaja conjuntamente con el husillo en las labores de plastificación y 
transporte del material desde la zona de alimentación hasta el extremo opuesto de la unidad de 
inyección. (figura 14) 
Esta parte del equipo, al igual que los cañones usados en extrusión, deben tener una construcción 
resistente tanto a las presiones internas generadas, a las temperaturas de trabajo y a los desgastes 
provocados por la constante fricción de los materiales polímeros procesados, así como eventuales 
corrosiones promovidas por la degradación de material o por la naturaleza química de ciertos 
aditivos. La superficie interna, por lo tanto, debe llevar un tratamiento especial para aumentar su 
dureza y resistencia. 
Los tratamientos superficiales usados comúnmente en estos cañones son: 
• Gas nitrurado 
• Ion nitrurado 
• Endurecido de superficie 
ITESM-CEM MSMA 
42 
• Cromo plateado 
• Construcción bimetálica 
• Otros 
De estos, los más usados son los nitrurados (gas o ion) y la construcción bimetálica. 
Comparativamente la construcción bimetálica ofrece el mejor comportamiento ante los 
problemas de desgaste, pero los costos de cada tipo de tratamiento de superficie, conjugado con 
la durabilidad y resistencia del equipo serán las variables que intervengan en la toma de 
decisiones. 
Cabezal Resistencias Husillo 
~~~~~~ 
Punta de Husillo 
Figura 14. Cilindro o cañón 
• Cabezal del Cilindro o Adaptador 
Esta pieza es la que une el cuerpo principal del cilindro a la boquilla de inyección. Esta 
construcción hace que el equipo adquiera una fabricación más modular, facilitando los cambios 
de boquillas cuando las exigencias del material así lo demanden, sin embargo se agrega el 
problema de tener una unión extra que asegure plenamente para evitar fugas de material 
plastificado por las altas presiones desarrolladas. (figura 15)Í31 
1 2 3 
Carrera 
ITESM-CEM 
Figura 15. Boquilla con Válvula 
l. Piston 
2. Cabezal 
3. Cuerpo de Boquilla 
MSMA 
43 
• Boquillas 
La boquilla es el canal de dosificación del material fundido desde el cañón hacia el bebedero del 
molde; mecánicamente, la importancia de su diseño radica en tener que resistir la presión con la 
que se recarga contra el molde sin sufrir desgastes. Esta presión es necesaria para evitar el escape 
del material en la zona de unión boquilla-molde, los cuales deben sentar perfectamente. 
La unidad de inyección debe tener siempre una boquilla, la cual debe caer dentro de dos tipos 
generales: 
a) Boquillas Abiertas: Este tipo de boquillas son las más sencillas de funcionamiento, 
constando únicamente de un canal de salida del material hacia el bebedero del molde 
teniendo siempre este canal abierto, al tener siempre libre el paso del material, se 
presenta el caso de que una cierta cantidad de material fluye hacia el exterior cuando 
el ciclo no esta en la etapa de inyección. (figuras 16 yl 7)Y1 
Figura 16. Boquilla libre para inyección de resina acética Figura 17. Boquilla libre para descompresión en la camara 
Esta situación es favorable únicamente en los casos en que se esta procesando un material que 
requiera un manejo térmico delicado, como el PVC, las resinas termofijas o los elastómeros. Así, 
el drene del material de la punta que puede sufrir degradación por el calentamiento prolongado u 
oxidación por contacto con la atmósfera garantiza que la calidad del primer material que sea 
inyectado en el siguiente ciclo de moldeo. Una ventaja más de este tipo de boquilla es su bajo 
costo y su corta longitud a diferencia de otros tipos de boquillas. 
b) Boquillas de Apertura Controlada: Estas boquillas, a diferencia de las anteriormente 
descritas, únicamente permiten el paso del material fundido al exterior cuando la unidad de 
ITESM-CEM MSMA 
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inyección se encuentra en posición de llenar el molde, evitando el derrame de material en etapas 
intermedias. Existen dos tipos principales de estas boquillas: 
• Boquillas de apertura controlada por ciclo. 
• Boquillas de apertura con control separado. 
En el primer tipo, se puede hablar de dispositivos ideados para responder en el momento en que 
el ciclo exige que la boquilla se abra para expulsar el plástico, esto es, cuando la punta de la 
boquilla se recarga contra el bebedero del molde o cuando el husillo avanza y eleva la presión en 
el interior del barril. Se puede decir en general que estos dispositivos son sensibles a las 
condiciones del proceso. (figura 18) 
Por otro lado, las boquillas del segundo tipo son abiertas o cerradas mediante mecamsmos 
externos, siendo posible abrir la boquillasin que exista presión en el cilindro ni este acoplada al 
bebedero del molde. (figura 20) 
En ambos casos, estas boquillas resultan de mayor costo que las abiertas, tienen mayor longitud y 
las labores de mantenimiento son mayores, sin embargo, sus ventajas las hace recomendable para 
el proceso de determinados materiales. 
Figura 18. Boquilla de apertura controlada por ciclo. 
Figura 20. Boquilla controlada externamente 
La siguiente tabla es una guía para la selección adecuada de la boquilla dependiendo del tipo de 
material. 
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45 
PLASTICO 
TIPO DE BOQUILLA PS ABS CA CAB PA PBT PC PE PMMA POM pp PPO PVC SAN TSG TF E 
( ( ( ( ( ( ( ( ( ( X ( ( 
ABIERTA 
CIERRE ( ( ( X X X X 
CONTROLADO 
AGUJA ( ( ( ( X X X 
HIDRAULICA 
PERNO ROTATORIO O ( ( ( ( X ( X X 
DESLIZANTE 
( Recomendada . Practica X No Recomendada TF Termofijos E Elastomeros 
Tabla 9. Selección de tipo de boquillas de acuerdo al material utilizado[ 11 
3.3.2.3 Moldes 
Aunque el proceso de inyección requiere indispensablemente de la presencia de un molde, esté es 
considerado como un accesorio y no como parte constituyente de un equipo de inyección, debido 
a que este puede tomar infinidad de formas, de acuerdo al tipo de pieza que se quiera fabricar. En 
una forma simple, un molde se compone de dos partes las cuales tienen una cara común que las 
acopla perfectamente entre sí, mientras que en la otra cara van montadas, una en la platina fija y 
la otra mitad en la platina móvil. (figura 19)[3l 
D) 
A) 
Figura 19 Monra;e de molde 
A) Platina Fija C)Platina Móvil 
B) Molde D) Unidad de cierre 
Durante un ciclo de inyección, cuando el material de la unidad de inyección esta completamente 
plastificado, la platina móvil se traslada en dirección de la platina fija hasta que las dos mitades 
del molde se encuentran y forman una sola pieza, con la ayuda de la unidad de cierre. En este 
momento la unidad de inyección expulsa el plástico, que pasa por la boquilla y de ahí al 
ITESM-CEM MSMA 
46 
bebedero, que es el pnmer canal del molde que tiene contacto con el plástico fundido, 
posteriormente el recorrido depende de la pieza o piezas que se estén moldeando. 
Cuando se trata de moldes para la producción de una pieza por ciclo, el material plástico pasa 
directamente del bebedero a la cavidad que tiene la forma de interés, hasta llegar al último rincón 
del molde. Normalmente sucede así para piezas medianas y grandes de entre 50 y 100 gramos y 
mayores, donde un molde de varias cavidades resultaría muy grande y, por consecuencia 
necesitaría de una máquina de inyección mas grande y por tanto más costosa. Existen dos tipos de 
molde clasificados así por la forma en que se vierte el plástico en ellos: 
• Moldes Convencionales 
Para la fabricación de piezas chicas, tales como tapones, botones, broches, etc., los moldes de una 
cavidad resultarían extremadamente improductivos, pues generalmente la producción de este tipo 
de piezas requiere de volúmenes elevados. La solución a estos casos, es fabricar moldes donde 
más de una pieza se produzca en el mismo ciclo, en este caso, el plástico fluye del bebedero del 
molde a unos canales auxiliares llamadas correderas, que conducen el material a cada una de las 
cavidades, las cuales deben quedar completamente saturadas al mismo tiempo. 
En el caso más simple de moldes de múltiples cavidades, el producto final sale acompañado del 
plástico que permanece en las correderas, llamadas también venas, siendo necesaria una 
separación de la pieza de interés de las venas ( conocido como colada fría), lo cual exige del 
tiempo de un operario y de una operación de molienda de la colada fría para poder reintegrarse 
nuevamente a la maquina de inyección en vez de desecharse, lo cual elevaría en alto grado el 
precio del producto. Otro aspecto que se debe considerar es que no todos los gramos son 
totalmente aprovechados para la constitución de una pieza útil, con lo cual la capacidad de la 
máquina se ve disminuida. 
• Moldes de Colada Caliente 
Para eliminar el uso de correderas auxiliares, se han introducido con éxito los llamados moldes de 
colada caliente. En su construcción este tipo de moldes cuenta con elementos calefactores que 
mantienen las correderas siempre fluidas, a pesar de que el resto del molde se esté enfriando, esto 
ITESM-CEM MSMA 
47 
consigue que al abrirse el molde solo sea expulsada la pieza útil formada, mientras que las 
correderas que distribuyeron el material para las diversas cavidades acumulan material para el 
siguiente ciclo de inyección.(figura 21) 
Runm:r 
\ ------
Figura 21. Piezas obtenidas en moldes de colada fría. 
Esto tiene como principales ventajas, que se puede utilizar la capacidad total de plastificación de 
la máquina en producir piezas efectivas, reducir un poco el ciclo de inyección al suprimir el 
tiempo necesario para llenar las correderas, pero sobre todo, el poder omitir la necesidad de moler 
y realimentar el material de coladas frias, pues como se sabe, el material va perdiendo sus 
propiedades originales a medida que se reprocesa. A esta serie de ventajas se contrapone el hecho 
de que este tipo de moldes, por su complejidad, requiere de una inversión obviamente superior a 
la necesaria para un molde similar con colada fria. 
3.3.2.4 Sistemas de Expulsión 
Después de que se ha inyectado la pieza y se ha enfriado, independientemente del molde 
utilizado, la platina móvil retrocede, exponiendo la pieza plástica terminada. 
ITESM-CEM MSMA 
48 
Debido a cierta adherencia mostrada por el plástico hacia el metal y por las formas del molde, es 
muy dificil que la pieza caiga por si misma al separarse las dos partes del molde. 
PIN TYPE APPLICATION 
tfcwi:mo--¡;~~6'. 
ASS[M8LY 
ACIUAll~G 
SIIJC• 
BUMPER TYPE APPLICATION 
Figura 22. Diagrama esquemático de botadores 
Esta situación se soluciona al agregar un sistema de expulsión de la pieza formada y consta de un 
número determinado de vástagos que son parte de la cavidad de inyección y que durante la 
apertura del molde se levantan por medio de sistemas mecánicos para separar la pieza plástica del 
molde. En algunas ocasiones estos sistemas de expulsión toman la forma de anillos, 
principalmente al tratarse de piezas de proyección circular como cubetas, charolas, etc.151 
En la practica es común encontrar estos sistemas de expulsión, llamados también botadores, sobre 
la platina móvil debido principalmente a que en ésta parte de la máquina es más sencillo 
colocarlos, pues se tiene más espacio de trabajo. (figura 22) 
ITESM-CEM MSMA 
49 
3.3.2.5 Unidades de Cierre 
La unidad de cierre esta diseñada para mantener firmemente cerrado el molde durante el 
momento en que es inyectado el material plástico y para evitar, por una parte los sobrantes y 
rebordes de material, y por otra cuidar la integridad del molde evitando cierres bruscos o 
presiones excesivas; este sistema ha sufrido varias modificaciones desde los primeros modelos de 
máquinas producidas. La evolución de estos sistemas de cierre ha llegado en la actualidad a tres 
mecanismos básicos: 
• Sistemas de Cierre Mecánico 
Los sistemas de cierre mecánico se encuentran representados por los mecanismos de rodillera 
(figura 23). En este caso, un sistema mecánico similar al sistema de articulaciones de cualquier 
vertebrado utiliza para aplicar una fuerza, se utiliza para aplicar y sostener el molde en su 
posición al momento de inyección. 
Sl•t•OM'l Platwn 
Ac.ha1Un1 M~'"ª P'l1ttn \ 
Pn:lon """' _ . LOC.· aD ~ 
e]~ 
CrouhHII u,,- 11~ •• Loa~ f "'"' L,n_ 
CroUIIIM Of'Ol:_.-~">----l-r,, 
Figura 23. Sistema de cierre mecánico 
.,,Clr•uhr 
Clamp,n1 
c,1,nd11 
Cy11ndar 
Bnt P1,1, 
l 
Mold 
Halwu 
Fig. 2-4 Hydraulic clamp. 
Figura 24. Sistema de cierre hidráulico 
ITESM-CEM MSMA 
50 
• Sistemas de Cierre Hidráulico 
En los sistemas hidráulicos, el cierre de molde y la presión ejercida durante la inyección es creada 
por medio